概率论与数理统计基本概念.ppt

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1、第一节 基本概念,1654年,一个名叫梅累的骑士就“两个赌徒约定赌若干局,且谁先赢 c 局便算赢家,若在一赌徒胜 a 局(ac),另一赌徒胜b局(bc)时便终止赌博,问应如何分赌本”为题求教于帕斯卡,帕斯卡与费马通信讨论这一问题,于1654 年共同建立了概率论的第一个基本概念,一、概率论的诞生及应用,1.概率论的诞生,2.概率论的应用,概率论是数学的一个分支，它研究随机现象的数量规律，概率论的应用几乎遍及所有的科学领域，例如天气预报、地震预报、产品的抽样调查，在通讯工程中概率论可用以提高信号的抗干扰性、分辨率等等.,在一定条件下必然发生的现象称为确定性现象.,“太阳不会从西边升起”,1.确定性

2、现象,“同性电荷必然互斥”,“水从高处流向低处”,实例,自然界所观察到的现象:,确定性现象,随机现象,二、随机现象,在一定条件下可能出现也可能不出现的现象,称为随机现象.,实例1 在相同条件下掷一枚均匀的硬币，观察正反两面出现的情况.,2.随机现象,“函数在间断点处不存在导数”等.,结果有可能出现正面也可能出现反面.,确定性现象的特征,条件完全决定结果,结果有可能为:,1,2,3,4,5 或 6.,实例3 抛掷一枚骰子,观 察出现的点数.,实例2 用同一门炮向同 一目标发射同一种炮弹多 发,观察弹落点的情况.,结果:弹落点会各不相同.,实例4 从一批含有正品和次品的产品中任意抽取一个产品.,其

3、结果可能为:,正品、次品.,实例5 过马路交叉口时,可能遇上各种颜色的交通指挥灯.,实例6 出生的婴儿可能是男,也可能是女.,实例7 明天的天气可能是晴,也可能是多云或雨.,随机现象的特征,概率论就是研究随机现象规律性的一门数学学科.,条件不能完全决定结果,2.随机现象在一次观察中出现什么结果具有偶然性,但在大量试验或观察中,这种结果的出现具有一定的统计规律性,概率论就是研究随机现象这种本质规律的一门数学学科.,随机现象是通过随机试验来研究的.,问题 什么是随机试验?,如何来研究随机现象?,说明,1.随机现象揭示了条件和结果之间的非确定性联系,其数量关系无法用函数加以描述.,1.可以在相同的条

4、件下重复地进行;,2.每次试验的可能结果不止一个,并且能事先明确试验的所有可能结果;,3.进行一次试验之前不能确定哪一个结果会出现.,在概率论中,把具有以下三个特征的试验称为随机试验.,定义,三、随机试验,说明,1.随机试验简称为试验,是一个广泛的术语.它包括各种各样的科学实验,也包括对客观事物进行的“调查”、“观察”或“测量”等.,实例“抛掷一枚硬币,观察字面,花面出现的情况”.,分析,2.随机试验通常用 E 来表示.,(1)试验可以在相同的条件下重复地进行;,1.抛掷一枚骰子,观察出现的点数.,2.从一批产品中,依次任选三件,记 录出现正品与次品的件数.,同理可知下列试验都为随机试验.,(

5、2)试验的所有可能结果:,字面、花面;,(3)进行一次试验之前不能确定哪一个结果会出现.,故为随机试验.,3.记录某公共汽车站某日上午某时刻的等车人数.,4.考察某地区 10 月份的平均气温.,5.从一批灯泡中任取一只,测试其寿命.,问题 随机试验的结果?,样本空间的元素,即试验E 的每一个结果,称为样本点.,实例1 抛掷一枚硬币,观察字面,花面出现的情况.,四、样本空间 样本点,定义 随机试验 E 的所有可能结果组成的集合称为 E 的样本空间,记为 S或.,实例2 抛掷一枚骰子,观察出现的点数.,实例3 从一批产品中,依次任选三件,记录出 现正品与次品的情况.,实例4 记录某公共汽车站某日

6、上午某时刻的等车人数.,实例5 考察某地区 12月份的平 均气温.,实例6 从一批灯泡中任取 一只,测试其寿命.,实例7 记录某城市120 急 救电话台一昼夜接 到的呼唤次数.,答案,写出下列随机试验的样本空间.,1.同时掷三颗骰子,记录三颗骰子之和.,2.生产产品直到得到10件正品,记录生产产品 的总件数.,课堂练习,2.同一试验,若试验目的不同,则对应的样 本空 间也不同.,例如 对于同一试验:“将一枚硬币抛掷三次”.,若观察正面 H、反面 T 出现的情况,则样本空间为,若观察出现正面的次数,则样本空间为,说明 1.试验不同,对应的样本空间也不同.,说明 3.建立样本空间,事实上就是建立随

7、机现 象的数学模型.因此,一个样本空间可以 概括许多内容大不相同的实际问题.,例如 只包含两个样本点的样本空间,它既可以作为抛掷硬币出现正面或出现反面的模型,也可以作为产品检验中合格与不合格的模型,又能用于排队现象中有人排队与无人排队的模型等.,随机事件 随机试验 E 的样本空间 S 的子集称 为 E 的随机事件,简称事件.,试验中,骰子“出现1点”,“出现2点”,“出现6点”,“点数不大于4”,“点数为偶数”等都为随机事件.,1.基本概念,五、随机事件的概念,实例 上述试验中“点数不大于6”就是必然事件.,必然事件 随机试验中必然会出现的结果.,不可能事件 随机试验中不可能出现的结果.,实例

8、 上述试验中“点数大于6”就是不可能事件.,必然事件的对立面是不可能事件,不可能事件的对立面是必然事件,它们互称为对立事件.,实例“出现1点”,“出现2点”,“出现6点”.,基本事件 由一个样本点组成的单点集.,2.几点说明,例如 抛掷一枚骰子,观察出现的点数.,可设 A=“点数不大于4”,B=“点数为奇数”等等.,(2)随机试验、样本空间与随机事件的关系,每一个随机试验相应地有一个样本空间,样本空间的子集就是随机事件.,随机试验,样本空间,随机事件,随机事件,基本事件,必然事件,不可能事件,复合事件,互为对立事件,1.包含关系,若事件 A 出现,必然导致 B 出现,则称事件 B 包含事件 A

9、,记作,实例“长度不合格”必然导致“产品不合格”,所以“产品不合格”,包含“长度不合格”.,图示 B 包含 A.,S,B,三、随机事件间的关系及运算,2.A等于B 若事件 A 包含事件 B，而且事件B 包含事件 A，则称事件 A 与事件 B 相等，记作 A=B.,3.事件 A 与 B 的并(和事件),实例 某种产品的合格与否是由该产品的长度与直径是否合格所决定,因此“产品不合格”是“长度不合格”与“直径不合格”的并.,图示事件 A 与 B 的并.,S,A,4.事件 A 与 B 的交(积事件),图示事件A与B 的积事件.,S,A,B,AB,实例 某种产品的合格与否是由该产品的长度 与直径是否合格

10、所决定,因此“产品合格”是“长度合格”与“直径合格”的交或积事件.,和事件与积事件的运算性质,5.事件 A 与 B 互不相容(互斥),若事件 A 的出现必然导致事件 B 不出现,B出现也必然导致 A不出现,则称事件 A与B互不相容,即,实例 抛掷一枚硬币,“出现花面”与“出现字面”是互不相容的两个事件.,“骰子出现1点”“骰子出现2点”,图示 A 与 B 互斥.,S,实例 抛掷一枚骰子,观察出现的点数.,6.事件 A 与 B 的差,由事件 A 出现而事件 B 不出现所组成的事件称为事件 A 与 B 的差.记作 A-B.,图示 A 与 B 的差.,S,A,B,实例“长度合格但直径不合格”是“长度

11、合格”与“直径合格”的差.,设 A 表示“事件 A 出现”,则“事件 A 不出现”称为事件 A 的对立事件或逆事件.记作,实例“骰子出现1点”“骰子不出现1点”,图示 A 与 B 的对立.,S,B,若 A 与 B 互逆,则有,7.事件 A 的对立事件,对立事件与互斥事件的区别,S,S,B,A、B 对立,A、B 互斥,互 斥,对 立,事件间的运算规律,解,(1)没有一个是次品;,(2)至少有一个是次品;,(3)只有一个是次品;,(4)至少有三个不是次品;,(5)恰好有三个是次品;,(6)至多有一个是次品.,解,四、小结,随机现象的特征:,1.概率论是研究随机现象规律性的一门数学学科.,条件不能完全决定结果.,2.随机现象是通过随机试验来研究的.,(1)可以在相同的条件下重复地进行;,(2)每次试验的可能结果不止一个,并且能事先明确试验的所有可能结果;,(3)进行一次试验之前不能确定哪一个结果会出现.,随机试验,随机试验,随机事件,3.随机试验、样本空间与随机事件的关系,4.概率论与集合论之间的对应关系,